β-环糊精微胶囊对真丝织物的加香整理

李月霞，宋晓秋，王景文，费 凡

(上海应用技术学院香料香精技术与工程学院，上海201418)

芳香不仅可使人心情舒畅，还具有医治疾病、优化环境、突出形象等作用［1-3］。近年来，随着经济的发展，生活水平的提高，人们对纺织品的要求有了很大变化，从过去的实用型向装饰、享受、保健型转化。芳香纺织品不仅顺应了这一趋势［4］，其药效保健作用更是满足了人们对健康的需求。然而，由于香精本身的极易挥发性，使得直接乳化香精整理的织物留香时间短、经济效益差［1］。利用芳香微胶囊整理液对纺织品进行整理，可以达到长效缓释、延长留香时间的目的［5］，使纺织品具有更持久的芳香功能［6］。

目前，香精微胶囊化是香味纺织品的主要生产方法。微胶囊制备方法有很多，常用的有界面聚合法、原位聚合法、水相分离法和油相分离法等［7］。利用β-环糊精(β-CD)包络客体分子形成微胶囊是现在较为先进的微胶囊技术。β-CD不但具有特殊的内部疏水空腔结构，能够与其分子尺寸大小适合的香精形成包合物，提高缓慢释放性能［8］，而且无毒性，对皮肤无刺激性，易生物降解［9］，有着广泛的应用前景［10］。

本研究以β-CD为壁材，以极易挥发的薄荷香精为芯材，通过包结络合法制备薄荷β-环糊精微胶囊，并以此微胶囊制备整理剂对真丝织物进行加香整理。确定较优加香整理工艺条件，并探讨其加香效果、耐日照及耐干洗性能。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料:真丝织物(平方米质量20 g/m2)，β-环糊精(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，无水乙醇(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，薄荷香精(上海波顿香料有限公司)，渗透剂JFC(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，低温交联剂(东华大学)，石油醚(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。

仪器:PL403电子天平(梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司)，KQ-100超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，101-0B电热恒温干燥箱(上海叶拓仪器仪表有限公司)，SHZ-DIII循环水真空泵(上海耀特仪器设备有限公司)，524G恒温磁力搅拌器(上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司)，XSP-BM-8CAS生物显微镜(厦门市高科杰实验仪器设备有限公司)，JEM-1400透射电子显微镜(日本电子株式会社)。

1.2 微胶囊的制备

8 gβ-CD在磁力搅拌下溶于200 mL、50℃的去离子水;2 g薄荷香精于20 mL无水乙醇中超声分散均匀后缓慢滴加入β-CD溶液;在50℃、600 r/min下磁力搅拌2 h，搅拌完毕后室温下静置24 h，即制备得到质量浓度为32 g/L的薄荷β-CD微胶囊水溶液。

1.3 加香整理

1.3.1 芳香整理剂配方

香精微胶囊水溶液:240～960 g/L;乳化剂吐温－80:1 g/L;低温交联剂:40 g/L;渗透剂JFC:2 g/L。

1.3.2 喷雾法对真丝织物进行加香整理

按一定配方配制加香整理液，磁力搅拌均匀后按照比例1 g︰10 mL(真丝织物︰整理液)均匀喷洒至织物表面，25℃鼓风干燥箱中烘干。工艺流程如图1所示。

图1 喷雾法整理真丝织物Fig.1 Finishing of silk fabric by spraying method

1.4 洗涤方法

根据欧洲规范EN ISO 3175—2《纺织物 干洗和最终处理第2部分:四氯乙烷法》进行模拟干洗实验，来测试微胶囊的耐洗涤性能。反复洗涤，直至织物无香气。其中，芳香纺织品适应工业应用的耐干洗要求为洗涤5次［11］。

1.5 感官评价方法

通过感官评估评价整理后织物的留香强度。选择5位年龄在20～25岁的人组成一个实验小组，让他们用0～10来描述织物上留存的香气强度。其中0表示没有香气，10表示实验组合中的最强香气强度。

2 结果与讨论

2.1 所制备微胶囊及整理后的真丝织物

利用透射电子显微镜(TEM)对所制备的微胶囊的外貌及组织结构进行表征，结果如图2所示。

图2 所制备β-CD微胶囊的TEM照片Fig.2 TEM photograph ofβ-CD microcapsules prepared

由图2可以看出，所制备薄荷β-CD微胶囊呈球形，粒径在15～20μm;根据照片中的明暗对比可以得知，整个微胶囊是由多个β-CD分子聚集在一起，通过对芯材材料薄荷香精包埋形成的。

利用生物显微镜对加香整理前后真丝织物的纤维进行拍照，结果如图3和图4所示。

对比图3和图4可以得出，整理后真丝纤维上出现许多颗粒状物质，而整理前纤维上并不存在，此颗粒状物质应为薄荷微胶囊。因此，可以证明喷雾法对真丝织物成功加香。

图3 整理前真丝纤维的显微镜照片Fig.3 Microphotograph of silk fiber before finishing

图4 整理后真丝纤维的显微镜照片Fig.4 Microphotograph of silk fiber after finishing

2.2 工艺条件对真丝织物加香效果及留香时间的影响

影响真丝织物加香效果及留香时间的因素主要为整理剂中微胶囊水溶液质量浓度和加香后烘干处理温度，因此本研究主要从这两个方面进行讨论。

取微胶囊水溶液质量浓度分别为240、480、720、960 g/L的整理液对真丝织物进行加香整理，处理温度取60℃;将整理后的真丝织物置于避光通风处，每两天对其进行感官评价，结果如图5所示。

图5 微胶囊水溶液质量浓度对真丝织物加香整理效果的影响Fig.5 Influence of microcapsule aqueous solution mass concentration on fragrant finishing effect of silk fabric

由图5可以看出，加香织物的香气均随微胶囊质量浓度的增大而增强，且在存放26 d之前减弱较快，26 d之后变化缓慢，至40 d后，香气强度趋于稳定，且各浓度下织物的香气强度趋于一致。这是由于微胶囊质量浓度越高，加香织物纤维上黏附微胶囊就越多，加香织物香气强度就会越高，而随微胶囊的缓释所表现出的减弱程度就越大。当微胶囊缓释到一定程度时会表现出一定的缓释稳定性，体现在加香织物上就是不同微胶囊质量浓度下所整理的织物放置一定时间后香气强度趋于稳定且一致。因此，经所制备微胶囊整理后的加香织物具有较好的缓释性，且缓释到一定程度时表现出较好的稳定性。另外，微胶囊水溶液质量浓度为720 g/L和960 g/L时，织物香气对应人类嗅觉强度适中且较舒适，因此720～960 g/L为最佳微胶囊水溶液质量浓度。后续实验选取香气强度最高的微胶囊水溶液质量浓度960 g/L为实验对象。

取整理液中微胶囊水溶液质量浓度为960 g/L，将干燥后的织物润湿后分别于 40、60、80、90、100 ℃下鼓风干燥处理10 min，结果如图6所示。

图6 处理温度对真丝织物加香整理效果的影响Fig.6 Influence of processing temperature on fragrant finishing effect of silk fabric

由图6可知，加香织物香气强度随烘干处理温度的升高而降低，这是由香精的易挥发性造成的，因此织物加香后处理温度不宜过高;而处理温度太低会延长处理时间，同样会降低织物的香气强度。处理温度40℃下织物在固定处理时间内干燥效果不佳，因此本实验采取60℃为最佳处理温度。

确定实验较优工艺条件为:60℃烘干处理、微胶囊水溶液质量浓度为960 g/L。后续实验均在较优工艺条件下操作。

2.3 货架留香时间的探究

将两块加香织物分别置于通风处和密封袋中，每周对其进行感官评价。结果如图7所示。

图7 真丝织物加香整理后货架的留香时间Fig.7 Fragrance retaining time of silk fabric on goods shelf after fragrant finishing

由图7可以看出，相较于自然放置，密封放置6周后真丝织物香气依旧较强，香气减弱均匀缓慢。密封条件下，织物所黏附微胶囊内外的薄荷香精浓度在一定时间内达到了一种平衡，而使得微胶囊缓释性降低，使得加香织物表面香气挥发极为缓慢而可以长久留香。

由图7中密封下加香织物香气强度减弱的趋势可以估算织物在密封条件下还可以留香4～6个月，即织物货架留香时间可以达到5～7个月。其中每周对织物的感官评价可能会影响其留香时间，若加强织物的密封性，可以更好地延长织物的留香时间。

2.4 加速实验

将加香织物置于100℃鼓风干燥箱中，每30 min对其进行感官评价。结果如图8所示。

图8 100℃加速实验探究真丝织物加香整理后留香时间Fig.8 Exploration on fragrance retaining time of silk fabric after fragrant finishing by 100℃accelerating test

由图8可以看出，织物香气强度在前2 h快速减弱，至5.5 h时香气强度为0，这也是由微胶囊前期较好的缓释性及后期所表现出的较好稳定性造成的。对照同处理方法下的加香织物于自然放置与加速实验间的香气强度数据，可以得出其留香时间为3个月左右。

2.5 耐日照性能测试

将加香织物置于日照下(实验时天气晴朗，温度18～25℃，实验时间10:00～15:00)，每隔1 h对其进行感官评价。结果如图9所示。

图9 日照对真丝织物加香整理后留香效果的影响Fig.9 Influence of sunlight on fragrance retaining effect of silk fabric after fragrant finishing

由图9可知，日照下织物的香气强度在7 h前减弱较快，7 h后已较弱并趋于稳定，而且加香织物于避光通风处放置7 h后香气强度基本不变。所以，日照能够加速微胶囊内薄荷香精的挥发，且加香织物耐日照时间较短，耐光照性能较差，所制备加香织物不宜在日照下使用。这与薄荷香精本身极易挥发的特性有关。

2.6 耐洗涤性测试

对加香真丝织物进行模拟干洗，结果发现洗涤7次后织物仍留存非常微弱的香气，能够满足欧洲规范EN ISO3175—2中工业应用对芳香织物干洗5次的要求。利用生物显微镜对洗涤后加香织物进行拍照。结果如图10所示。

由图10可知，加香织物洗涤至几乎无香气时，真丝纤维表面依然吸附有大量的微胶囊。这说明微胶囊非常牢固地黏附在真丝纤维上，所制备加香织物可以承受一定范围内的外力作用而保持其芳香性。

图10 洗涤7次后的加香整理织物显微镜照片Fig.10 Microphotograph of fragrant finishing fabric after 7 times of washing

3 结论

1)以β-CD为壁材，薄荷香精为芯材，通过包结络合法成功制备了TEM下为球形的微胶囊，并通过喷雾法成功对真丝织物进行了加香整理。

2)实验优化工艺条件为:微胶囊水溶液质量浓度720～960 g/L，60℃烘干处理;加香真丝织物可以密封保存5～7个月，自然环境下留香3个月左右;日照会加速香精挥发，加香织物耐日照性能差，不宜在日照下使用;加香织物可耐7次干洗，能够满足欧洲规范EN ISO 3175—2中工业应用对芳香织物干洗5次的要求。

3)实验所得芳香织物提高了真丝织物的附加值，可应用于围巾、窗帘、床品、抱枕等，满足了消费者对芳香纺织品的需求。

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